特許 7460143 立坑構築機の把持機構および立坑構築機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-25

(45)【発行日】2024-04-02

(54)【発明の名称】立坑構築機の把持機構および立坑構築機

(51)【国際特許分類】

   E21B 3/04 20060101AFI20240326BHJP

   E21B 7/20 20060101ALI20240326BHJP

   E02D 13/02 20060101ALI20240326BHJP

   E02D 7/20 20060101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

E21B3/04

E21B7/20

E02D13/02

E02D7/20

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020129090

(22)【出願日】2020-07-30

(65)【公開番号】P2022025912

(43)【公開日】2022-02-10

【審査請求日】2023-03-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000141956

【氏名又は名称】株式会社コプロス

(74)【代理人】

【識別番号】100197642

【弁理士】

【氏名又は名称】南瀬 透

(74)【代理人】

【識別番号】100099508

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 久

(74)【代理人】

【識別番号】100182567

【弁理士】

【氏名又は名称】遠坂 啓太

(72)【発明者】

【氏名】宮▲崎▼ 隆司

【審査官】五十幡 直子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－０５２４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０１－０６５９２５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００１－２２０９７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｂ １／００－４９／１０

Ｅ０２Ｄ １３／０２

Ｅ０２Ｄ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれの両端部を各々接続して環状の歯車付ベアリングを構成する複数に分割された円弧状ベアリング片と、
それぞれの両端部を各々接続して環状のベアリング取付座を構成する複数に分割された円弧状ベアリング取付座片であり、前記歯車付ベアリングが固定される円弧状ベアリング取付座片と、
円筒状部材を把持するバンド部材であり、前記ベアリング取付座に固定されるバンド部材とを備え、
前記バンド部材は、前記ベアリング取付座に固定される固定バンドおよび前記固定バンドに回動可能に取り付けられる可動バンドを含み、
分割された前記円弧状ベアリング取付座片は、分割された前記円弧状ベアリング片よりも分割数が多く、
前記複数に分割された円弧状ベアリング取付座片のうちの少なくとも一つの円弧状ベアリング取付座片は、前記複数に分割された円弧状ベアリング片同士の接続面のうちの少なくとも一つの接続面を跨いで固定される立坑構築機の把持機構。

【請求項2】

組立可能に分割された分割昇降フレームで構成された昇降フレームに回動可能に支持され、前記円筒状部材の外周部に着脱される請求項１に記載の立坑構築機の把持機構と、
前記昇降フレームと昇降装置で連結され、前記昇降フレームを昇降させるベースフレームと、
を備えた立坑構築機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、立坑工事で用いられる円筒状部材を把持する立坑構築機の把持機構および立坑構築機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、鋼管などの円筒状部材を回転させ、所定位置に圧入する立坑構築機が使用されている。立坑の施工を行うには、立坑構築機をトラックなどの運搬手段により保管場所から施工場所まで運搬することが必要である。しかし、運搬に一般道路を利用する場合、道路交通法の規定により、運搬物の幅を一定基準以下に収めなければならない。

【0003】

そこで、立坑構築機を分割して運搬時には寸法を小さくし、運搬先の施工場所で組み立てて使用するなどの対応が求められる。例えば、特許文献１には、ベースフレームに昇降且つ回動可能に支持され、円筒状部材の外周部に着脱される把持機構と、この把持機構を駆動する回転駆動装置とを備えた立坑構築機において、ベースフレームは組立可能に二分割された分割フレームを備え、把持機構は、それぞれの両端部を各々接続して環状の歯車付ベアリングを構成する二分割された円弧状ベアリング片を備えていることを特徴とする立坑構築機が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第３６９４７２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

立坑構築機が使用される立坑工事においては、１つのトラブルが重大事故に繋がる可能性が高いため、使用される機器の安全性が強く求められる。そのため、安全性を十分に確保すべく、分割後に運搬先の施工場所で組み立てて使用される立坑構築機も、組み立て後の十分な強度が求められる。よって、本発明は、安全な立坑工事を行うため、組み立てて使用する際も分割部分の強度がより十分に保たれる立坑構築機の把持機構および立坑構築機を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の立坑構築機の把持機構は、それぞれの両端部を各々接続して環状の歯車付ベアリングを構成する複数に分割された円弧状ベアリング片と、それぞれの両端部を各々接続して環状のベアリング取付座を構成する複数に分割された円弧状ベアリング取付座片であり、歯車付ベアリングが固定される円弧状ベアリング取付座片と、円筒状部材を把持するバンド部材であり、ベアリング取付座に固定されるバンド部材とを備え、複数に分割された円弧状ベアリング取付座片のうちの少なくとも一つの円弧状ベアリング取付座片は、複数に分割された円弧状ベアリング片同士の接続面のうちの少なくとも一つの接続面を跨いで固定される。これにより、複数に分割された円弧状ベアリング片同士の接続面のうち少なくとも一つの接続面を跨いで円弧状ベアリング取付座片が固定されることとなり、当該接続面の強度が向上する。

【0007】

また、把持機構のバンド部材は、ベアリング取付座に溶接固定される固定バンドおよび固定バンドに回動可能に取り付けられる可動バンドを含むことが望ましい。これにより、複数に分割された円弧状ベアリング取付座片に固定バンドが溶接固定され、円弧状ベアリング取付座片同士の接続面の強度が向上する。

【0008】

また、把持機構は、組立可能に分割された分割昇降フレームで構成された昇降フレームに回動可能に支持され、円筒状部材の外周部に着脱されるものであり、昇降フレームと昇降装置で連結され、昇降フレームを昇降させるベースフレームを備えた立坑構築機を構成することが望ましい。これにより、分割部分の強度が十分に保たれた把持機構を用いた立坑構築機により、立坑工事を行うことができる。

【発明の効果】

【0009】

本発明の立坑構築機の把持機構および立坑構築機によれば、従来より大きな立坑構築機であっても一般道路で運搬が可能な程度に分割でき、かつ、組み立てて使用する際も分割部分の強度を十分に保つことができるため、安全な立坑工事を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態に係る立坑構築機を側面から見た構成を示す概略構成図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る立坑構築機を上方から見た構成を示す概略構成図である。

【図3】分割されたベースフレーム示す説明図である。

【図4】分割された昇降フレーム示す説明図である。

【図5】本発明の実施の形態に係る把持機構の構成を示す概略構成図である。

【図6】回転駆動装置周辺の把持機構、昇降フレームおよびベースフレームの断面図である。

【図7】（Ａ）は本発明の実施の形態に係る組み立て前の歯車付ベアリング、（Ｂ）は本発明の実施の形態に係る組み立て後の歯車付ベアリングを示す説明図である。

【図8】三分割したベアリング取付座を示す説明図である。

【図9】（Ａ）は本発明の実施の形態に係る組み立て前のベアリング取付座およびバンド部材、（Ｂ）は本発明の実施の形態に係る組み立て後のベアリング取付座およびバンド部材を示す説明図である。

【図10】別の実施の形態に係る歯車付ベアリングおよびベアリング取付座を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を変更しない限り、以下の内容に限定されない。なお、本明細書において「～」という表現を用いる場合、その前後の数値を含む表現として用いる。

【0012】

［立坑構築機］
図１は、本発明の実施の形態に係る立坑構築機を側面から見た構成を示す概略構成図である。図２は、本発明の実施の形態に係る立坑構築機を上方から見た構成を示す概略構成図である。立坑構築機１は、把持機構１０と、ベースフレーム２０と、昇降フレーム２１を備える。

【0013】

ベースフレーム２０とは、地面に配置され、昇降フレーム２１を昇降させるフレームである。昇降フレーム２１とは、把持機構１０を備えるフレームである。ベースフレーム２０と昇降フレーム２１は、組立可能に複数に分割される。図３は、ベースフレーム２０を分割ベースフレーム２０１～２０３に三分割したものである。一方、図４は、昇降フレーム２１を分割昇降フレーム２１１～２１３に三分割したものである。ベースフレーム２０と昇降フレーム２１は、昇降装置２３で連結される。

【0014】

ベースフレーム２０は、昇降フレーム２１を昇降させる昇降シリンダーなどの昇降装置２３と、施工時に立坑構築機１を地面に水平に設置するためのアウトリガー２４を備える。なお、図２～４において、昇降装置２３およびアウトリガー２４自身の構造は省略し、円形で記載する。
また、昇降フレーム２１はさらに、把持機構１０を回転可能に駆動する油圧モータなどの回転駆動装置２２（図５参照）を備える。なお、図１に示す昇降フレーム２１Ｕは、昇降装置２３により昇降フレーム２１が高さＤ分上昇した状態である。

【0015】

立坑構築機１の把持機構１０は鋼管などの円筒状部材３０の外周部に着脱され、立坑構築機１の使用時は円筒状部材３０を把持する。立坑構築機１は、昇降フレーム２１を上昇させて把持機構１０で円筒状部材３０を把持し、回転駆動装置２２により円筒状部材３０を回転させながら下降させて圧入を行う。上昇させた高さ分下降させると、立坑構築機１は、把持機構１０の円筒状部材３０の把持を解除し、再び昇降フレーム２１を上昇させて把持機構１０で円筒状部材３０を把持する。そして、立坑構築機１は再び回転駆動装置２２により円筒状部材３０を回転させながら下降させて圧入を行う。このような作業を繰り返すことで、立坑構築機１は円筒状部材３０を地中に圧入する。

【0016】

また、ベースフレーム２０には掘削機４０を連結することも可能である。掘削機４０は、クレーンなどの吊下手段４１を備える。掘削機４０を連結することにより、円筒状部材３０の回転による反力を掘削機４０で受けることができ、より安全に立坑工事を行うことができる。さらに、掘削機４０に設けたクレーンなどの吊下手段４１でバケット４２を吊り下げて、円筒状部材３０内部の土砂の排出を行うことができる。

【0017】

［把持機構］
図５は、本発明の実施の形態に係る把持機構の構成を示す概略構成図である。把持機構１０は、内輪がボルトにより固定される環状の歯車付ベアリング１１と、歯車付ベアリング１１と固定バンド１３１を連結するため外輪にボルトで固定されるベアリング取付座１２と、ベアリング取付座１２に固定バンド１３１が溶接にて固定されるバンド部材１３を備える。
把持機構１０の内輪１１Ｂは、具体的には図６に示すように昇降フレーム２１にボルトにより固定される。

【0018】

円弧状ベアリング片１１１～１１３（図７参照）を備えた分割昇降フレーム２１１～２１３は、道路交通法の規則内の大きさに複数に分割して運搬される（図４参照）。そして、運搬先の施工場所で組み立てて使用される（図２参照）。歯車付ベアリング１１は、回転駆動装置２２に当接して回転する外側のベアリングである外輪１１Ａと、昇降フレーム２１に固定され回転しない内側のベアリングである内輪１１Ｂを含む。

【0019】

バンド部材１３は、円筒状部材３０の外周部に把持固定され、円筒状部材３０を把持する。バンド部材１３は、組み立てられる複数の固定バンド１３１および可動バンド１３２を有する。固定バンド１３１同士は、ボルトＢにより結合される。

【0020】

可動バンド１３２は、固定バンド１３１にピンＦにより回動可能に取り付けられる。一方、可動バンド１３２同士は、バンド開閉シリンダＳ１およびピンＳ２で連結される（図８参照）。

【0021】

固定バンド１３１と可動バンド１３２は、結合して環状のバンド部材１３となる。固定バンド１３１は、バンド部材１３に対して最大で１４０°を占める。バンド部材１３は円筒状部材３０を把持する際、可動バンド１３２を広げ、固定バンド１３１と可動バンド１３２の間に円筒状部材３０を挿入する必要がある。そのため、可動バンド１３２が円筒状部材３０を挿入可能な隙間まで広がるためには、固定バンド１３１は１４０°以下である必要がある。

【0022】

［実施例］
本発明の実施の形態を、図７～９を参照して説明する。本実施の形態において、運搬時の寸法を道路交通法に規定される基準以下に収めるべく、昇降フレーム２１および当該昇降フレーム２１に備えられる歯車付ベアリング１１は三分割される。

【0023】

図７（Ａ）に示す円弧状ベアリング片１１１～１１３のように、歯車付ベアリング１１は、約１２０°ずつ略均等に三分割される。円弧状ベアリング片１１１～１１３は、それぞれの両端部を各々接続して環状の歯車付ベアリング１１を構成する（図７（Ｂ）参照）。ここで、円弧状ベアリング片同士が接続された位置を、歯車付ベアリング１１の分割位置Ｐ１１１～Ｐ１１３とする。

【0024】

また、円弧状ベアリング片１１１は、外輪片１１１Ａと内輪片１１１Ｂからなる。同様に、円弧状ベアリング片１１２は外輪片１１２Ａと内輪片１１２Ｂからなり、円弧状ベアリング片１１３は外輪片１１３Ａと内輪片１１３Ｂからなる。外輪１１１Ａ～１１３Ａと内輪１１１Ｂ～１１３Ｂのそれぞれの両端部は、コッターＣにより位置決めおよび固定される。

【0025】

［歯車付ベアリングとベアリング取付座の分割位置が重なる場合］
ここで、図８に示すように、ベアリング取付座１２も略均等に１２０°ずつ円弧状ベアリング取付座片１２１～１２３に三分割される場合、円弧状ベアリング取付座片同士が接続する位置は、ベアリング取付座の分割位置Ｐ１２１～１２３の３箇所となる。また、最大１４０°の固定バンド部材１３１は、１２０°の固定バンド１３１１と、１０°の固定バンド１３１２，１３１３と、１１０°の可動バンド１３２１，１３２２で構成される。

【0026】

円弧状ベアリング取付座片１２１には、固定バンド１３１１が全面にわたって溶接固定される。また、円弧状ベアリング取付座片１２２，１２３の端部には、固定バンド１３１２，１３１３がそれぞれ溶接固定される。

【0027】

固定バンド１３１１と固定バンド１３１２、および固定バンド１３１１と固定バンド１３１３は、ボルトＢにより結合される。可動バンド１３２１，１３２２の一端は、それぞれ固定バンド１３１２，１３１３にピンＦで回動可能に取り付けられる。また、可動バンド１３２１と可動バンド１３２２は、バンド開閉シリンダＳ１およびシリンダ取り付けピンＳ２で連結される。

【0028】

この場合、円弧状ベアリング取付座片１２２，１２３の端部には、固定バンド１３１２，１３１３がそれぞれ溶接固定され、固定バンド１３１２，１３１３はボルトＢにより固定バンド１３１１に結合されるが、上述したように固定バンド１３１２，１３１３は１０°しかない。つまり、１２０°の円弧状ベアリング取付座片１２２に対して１０°の固定バンド１３１２が固定されるため、固定される部分は１０°÷１２０°＝０．０８３と約８％程度しかない。

【0029】

さらに、ベアリング取付座１２にボルトにより歯車付ベアリング１１が取り付けられると、ベアリング取付座の分割位置Ｐ１２３と同じ位置に、歯車付ベアリング１１の分割位置Ｐ１１３（図７（Ｂ）参照）が重なることとなる。分割位置が重なるため、歯車付ベアリングの分割位置Ｐ１１３およびベアリング取付座の分割位置Ｐ１２３が重なった部分の強度は低くなる。

【0030】

そのため、立坑構築機１の利用時に当該部分へ回転駆動装置２２など外部からの力が加わると、破損したり、不安定な動作となる恐れがある。

【0031】

［歯車付ベアリングとベアリング取付座の分割位置が重ならない場合］
よって、図９（Ａ）に示すように、ベアリング取付座１２は、円弧状ベアリング取付座片１２１～１２４に四分割される。本実施の形態において、円弧状ベアリング取付座片１２１は１２０°、円弧状ベアリング取付座片１２２，１２３は１１４°、円弧状ベアリング取付座片１２４は１２°に四分割される。

【0032】

ベアリング取付座が三分割される場合と同様に、バンド部材１３は、１２０°の固定バンド１３１１と、１０°の固定バンド１３１２，１３１３と、１１０°の可動バンド１３２１，１３２２で構成される。

【0033】

固定バンド１３１１と固定バンド１３１２、および固定バンド１３１１と固定バンド１３１３は、ボルトＢにより結合される。可動バンド１３２１，１３２２の一端は、それぞれ固定バンド１３１２，１３１３にピンＦで回動可能に取り付けられる。また、可動バンド１３２１と可動バンド１３２２は、バンド開閉シリンダＳ１およびシリンダ取り付けピンＳ２で連結される。なお、ベアリング取付座片１２２とベアリング取付座片１２４、およびベアリング取付座片１２３とベアリング取付座片１２４は、コッターＣにより結合される。

【0034】

そうすると、図９（Ｂ）に示すようにベアリング取付座の分割位置は分割位置Ｐ１２１～１２４の４箇所となる。そして、ベアリング取付座１２にボルトにより歯車付ベアリング１１が取り付けられると、歯車付ベアリング１１の分割位置Ｐ１１３（図７（Ｂ）参照）は、ベアリング取付座の分割位置Ｐ１２３，Ｐ１２４の間に位置することとなる。このように、歯車付ベアリング１１の分割位置Ｐ１１３とベアリング取付座１２の分割位置Ｐ１２３，Ｐ１２４は重ならないため、円弧状ベアリング取付座片１２２に固定バンド１３１２が固定される部分が約８％程度しかなくても、十分な強度を保つことができる。

【0035】

［運搬時］
把持機構１０、昇降フレーム２１、およびベースフレーム２０は、下記に示す（ａ）～（ｃ）の状態にメーカーの工場で組み立てられ、（ａ）～（ｃ）の状態で現場に運搬、組立、分解される。

【0036】

（１）立坑構築機１の工場製作時に、（ａ）～（ｃ）をそれぞれ組み立てる。
（ａ）分割ベースフレーム２０１と分割昇降フレーム２１１を昇降装置２３で連結し、分割昇降フレーム２１１と、円弧状ベアリング片１１１と、円弧状ベアリング取付座片１２１と、固定バンド１３１１を組み立てる。
（ｂ）分割ベースフレーム２０２と分割昇降フレーム２１２を昇降装置２３で連結し、円弧状ベアリング片１１２と、円弧状ベアリング取付座片１２２と、固定バンド１３１２と、可動バンド１３２１を組み立てる。
（ｃ）分割ベースフレーム２０３と分割昇降フレーム２１３を昇降装置２３で連結し、円弧状ベアリング片１１３と、円弧状ベアリング取付座片１２３と、固定バンド１３１３と、可動バンド１３２２を組み立てる。

【0037】

（２）（ａ）～（ｃ）をそれぞれ運搬する。

【0038】

（３）運搬後、運搬先の施工場所で（ａ）～（ｃ）を組み立てる。
分割ベースフレーム２０１～２０３同士、分割昇降フレーム２１１～２１３同士を、それぞれボルト（図示せず）で接続する。そして、固定バンド１３１１と固定バンド１３１２、および固定バンド１３１１と固定バンド１３１３をボルトＢで接続する。また、可動バンド１３２１と可動バンド１３２２は、バンド開閉シリンダＳ１とピンＳ２で接続する。なお、円弧状ベアリング取付座片１２４は、それぞれ円弧状ベアリング取付座片１２２，１２３とコッターＣで結合する。

【0039】

なお、作業が終わり撤退する時は、組み立てとは逆の手順で把持機構１０、昇降フレーム２１およびベースフレーム２０を（ａ）～（ｃ）にそれぞれ分解して運搬する。

【0040】

以上のように説明した本発明の実施の形態は一例であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、一般道路で運搬が可能な程度に、図１０に示すように歯車付ベアリング１１を二分割（円弧状ベアリング片９１１～９１２、歯車付ベアリングの分割位置Ｐ９１１～Ｐ９１２）でベアリング取付座１２を三分割（円弧状ベアリング取付座片９２１～９２３、ベアリング取付座の分割位置Ｐ９２１～Ｐ９２３）としてもよい。または、歯車付きベアリング１１を四分割以上でベアリング取付座１２を五分割以上としてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0041】

本発明は、立坑工事で利用される把持機および立坑構築機として有用であり、特に、従来より大きな立坑構築機も一般道路で運搬が可能な程度に分割でき、かつ、組み立てて使用する際も分割部分の強度を保つことができるため、運搬、施工上有用である。

【符号の説明】

【0042】

１ 立坑構築機
１０ 把持機構
１１ 歯車付ベアリング
１１１～１１３，９１１～９１２ 円弧状ベアリング片
１１Ａ 外輪
１１Ｂ 内輪
１１１Ａ～１１３Ａ 外輪片
１１１Ｂ～１１３Ｂ 内輪片
１２ ベアリング取付座
１２１～１２４，９２１～９２３ 円弧状ベアリング取付座片
１３ バンド部材
１３１，１３１１～１３１３ 固定バンド
１３２，１３２１～１３２２ 可動バンド
２０ ベースフレーム
２０１～２０３ 分割ベースフレーム
２１ 昇降フレーム
２１Ｕ 上昇した状態の昇降フレーム
２１１～２１３ 分割昇降フレーム
２２ 回転駆動装置
２３ 昇降装置
２４ アウトリガー
３０ 円筒状部材
４０ 掘削機
４１ 吊下手段
４２ バケット
Ｂ ボルト
Ｃ コッター
Ｄ 高さ
Ｆ ピン
Ｓ１ バンド開閉シリンダ
Ｓ２ シリンダ取り付けピン
Ｐ１１１～Ｐ１１３，Ｐ９１１～Ｐ９１２ 歯車付ベアリングの分割位置
Ｐ１２１～Ｐ１２４，Ｐ９２１～Ｐ９２３ ベアリング取付座の分割位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】